鋼筋混凝土雙曲拱橋爆破拆除方案探討

張健　藍旻　黎勇　馬文玉　馬權華

摘要：文章針對廣西桂林市全州一橋拆除所面臨的復雜約束條件，闡述了該橋采用淺孔爆破技術、分段延時起爆以及安全防護所采取的一系列技術方案，將爆破危害控制在最小范圍，達到了爆破拆除的預期目的。

關鍵詞：雙曲拱橋；爆破設計；延時起爆；安全措施

0引言

隨著社會經濟的發展，在城鄉交通設施的升級改造工程中，會遇到拆除原有舊橋建新橋的工程技術要求。通常采取的拆除方式有兩種：機械拆除法和爆破拆除法。大量建設項目的實踐表明，拆除舊橋廣泛采用爆破拆除法，其特點為拆除效率高，是機械拆除法的5～7倍；安全有保障，從未發生爆破法拆橋的施工安全事故；能提高對施工外圍的環境保護，特別是爆破拆除施工用時短，大大降低了噪音。本文以全州一橋為例，介紹爆破法在鋼筋混凝土雙曲拱橋舊橋拆除中的應用。

1 工程概況

為適應縣域經濟和旅游觀光的發展，位于全州縣城中心橫跨湘江兩岸的“全州一橋”需拆除，在原址上新建一座橋梁。

全州一橋系鋼筋混凝土雙曲拱橋，建于1967年，是全州縣連接南北兩岸交通的主要通道，交通量很大。該橋周邊環境十分復雜，北岸橋頭西側最近11.12 m處有架空高壓變壓器、地下電纜，31 m處為磚混結構建筑物的賓館，東側31 m處為磚混結構的商業綜合體。南岸橋頭東側27.2 m處是縣政府機關的磚混結構建筑，西側17 m處為銀行大樓框架式建筑。橋梁面上空有多條跨江電力纜線、通信光纜。橋兩岸為砂漿砌片石河堤，南岸下游150 m外為自然斜坡河岸，見圖1。

2 爆破方案的確定

該橋屬鋼筋混凝土空腹式雙曲拱橋，全長為126.6 m，寬為12.06 m，上部結構為3跨，每跨長32 m。其中兩端1號跨（橋南端）、3號跨（橋北端）凈矢高為5.37 m，中間2號跨凈矢高為5.80 m。每跨8條主拱肋，水泥標號為200（1965年標準），內部配筋不詳。主拱肋截面為0.25 m×0.5 m，間距為1.05 m。拱肋上有拱波砌塊，波寬0.3 m，厚0.2 m，拱肋與拱肋之間有系梁（拱肋平行梁）互相連接加固，系梁截面為0.2 m×0.4 m。橋臺、橋墩為漿砌塊石重力式，橋臺為“”型，橋墩為“”型。橋面至水面平均高度為7 m。橋梁立面見圖2，上部結構的拱頂橫斷面見圖3。

根據橋梁通行的壓力和周邊建筑物結構的復雜環境，業主希望縮短建橋工期，同時要求將爆破振動的影響降到最低允許值，在上游50 m處搭建鋼管+竹排架的臨時人行便橋。在爆破方案勘測設計階段時，為防止涌浪對下游南岸部分自然坡岸的可能影響，業主在橋梁下游南岸且平行距橋梁15 m距離處構筑土圍堰，長度約為35 m，寬4 m，高出水面1.5 m。此時水流速約為0.1 m/s，水面下平均深度為2.5 m。

由于橋梁爆破的外部約束條件有所變化，為防止發生阻工事件，經與業主研究協商，最后決定：（1）對橋梁上部結構一次性起爆，上由中跨向南向北分段延期，逐跨徹底塌落；（2）對橋墩在水面上1.5 m處橫向鉆兩行孔，與上部結構一次性并聯起爆，要求炸碎而不倒，降低爆破振動和涌浪，以便后續建筑單位根據土圍堰的延伸進度，適時用挖掘機和炮錘處理；（3）暫不對橋臺進行爆破拆除，以穩定“斷頭路”的路基，預防地質塌方，防止對兩岸房屋建筑產生影響。

3 爆破參數的確定［1］

對于厚度不大的拱肋，沿中線布一排孔。鉆孔方向垂直，如果鋼筋密鉆不下，改鉆水平孔，但鉆水平孔必須搭工作平臺。

每個拱肋有3個爆破部位（拱腳處各1個，拱頂處1個），每個爆破部位鉆6個垂直孔。每條拱肋18個孔，總孔數為：3跨×8拱肋×18個孔=432孔。

各爆破參數根據計算，結合在南寧市區中心爆破朝陽立交橋的經驗，單耗系數q取1 200 g/m3。爆破參數及計算的炸藥量如表1所示。

4 起爆網路與分段［2］

根據橋梁附近的高壓變壓器以及橋面上懸空架設有多條跨江電力纜線、通信光纜的特定環境，決定采用導爆管起爆網路。炮孔內全部采用導爆管雷管，孔內延期，孔外簇聯，復式導爆管環行網路，用導爆管引爆器擊發起爆。

起爆網路特點：為了減少爆破時一次齊爆藥量以降低爆破有害效應，加大橋梁上部結構下落過程的拉、剪作用，以提高橋梁各部件的解體破碎。本次起爆破起爆采用分區段、延時起爆技術將整個橋分為7個區段，從中間跨向兩側依次起爆。相鄰區段的起爆時間差控制為150～230 ms。采用復合多通道閉合網絡，確保延時準確、傳爆可靠。如圖4所示。

5 安全防護與環保措施

5.1 爆破地震［3］

按一般磚砌建筑物計算，微差起爆一次可取最大一段炸藥量Q允許（見表2）：

Q允許=R1/m（V/KK）1/αmkg（1）

式中：R——爆心距，（m）；

V——質點振動速度，cm/s，取3 cm/s；

m——藥量指數，取m=1/3；

K、α——與爆破地形、地質條件有關系數和衰減指數，取k=200 α=1.65；

K＇——與爆源遠近和爆破體臨空面多少有關的系數，取0.3。

R變壓器≥11.12 m（北端橋臺拱腳至電力變壓器距離）；R銀行大樓≥17 m（南端橋臺拱腳至銀行大樓距離）。

5.2 控制爆破飛石［4］

（1）根據爆破條件，合理確定爆破參數，嚴格控制單孔裝藥量，不能過大。

（2）采取有效的覆蓋防護。對爆破的主要部位進行多級覆蓋防護：對拱頂的裝藥部位，先壓沙包，后蓋一層草袋，再蓋一層竹跳板；拱腳裝藥時，先壓沙包，再蓋一層草袋；在最靠外側的兩排拱腳裝藥部位，增加一層草簾麻袋做側面防護（隔離）。

（3）對北岸電力變壓器用竹跳板擋墻防護；橋梁面上空的跨江電力纜線應在起爆前臨時停電；對通信光纜不做防護。

5.3 防涌浪措施

（1）在橋梁下游南岸東側的下游平行距橋梁15 m處構筑土圍堰。

（2）合理設置每跨的起爆段位，避免橋面同時垮塌。

5.4 環保措施

（1）對所有的防護用沙包、草袋澆水，增加爆塵吸附力。

（2）設置爆后現場水體雜物清理組，對爆后落水的防護覆蓋物，以及紙皮、塑料袋等雜物進行打撈并集中運走。

6 爆破效果與體會

起爆后，橋面隨拱肋的爆破，沿橋軸線方向分段垮塌。設置較多起爆段位，爆破最大振速＜1.0 cm/s。爆破未對周圍建筑物造成任何損失。體會如下：

（1）爆破設計方案要充分考慮業主對環境安全的顧慮，最大限度地降低爆破對附近群眾、單位的影響，絕不追求爆破規模的轟動效應。

（2）拱肋的計算藥量為90 g/單孔，實際藥量裝填到150 g/單孔，確保將拱肋爆破部位混凝土炸碎。

（3）因炮孔不深，炮孔覆蓋物用水浸濕，確保炮孔炮泥保濕，提高堵塞質量。

（4）橋面垮塌落水時，瞬間形成1.5 m高的涌浪直沖擊下游，而土圍堰降低了涌浪對下游南岸的沖擊。

7 結語

（1）采用爆破法拆除舊橋，應根據不同類型的橋梁，采用完全不同的爆破設計方案。當前爆破拆除的舊橋梁主要有兩種：鋼筋混凝土雙曲拱橋和簡支梁橋。不同結構的橋梁，其載荷應力完全不同。因此，在爆破部位的選擇、炮孔分布的形式、單孔裝藥量的多少、起爆網路的分段等技術設計上，均有不同。

（2）鋼筋混凝土雙曲拱橋載荷應力為擠壓受力。要確保將主拱肋的多點炸斷，可采用本例爆破設計中非連續性布置炮孔，爆后形成鉸鏈，依靠橋梁上部結構承重柔性垮塌。相反，簡支梁橋載荷應力為拉伸受力，這在爆破方案技術設計中有嚴格的區別。

（3）在城鎮內或居民區附近爆破拆除鋼筋混凝土雙曲拱橋時，可以完全控制爆破飛石，爆破振動則成為主要的爆破危害。因此，確定每跨起爆段位前，一定要先計算爆破振動值，再合理分配起爆段位，以確保爆破安全，萬無一失。

參考文獻：

［1］中國力學學會工程爆破專業委員會.爆破工程（下冊）［M］.北京：冶金工業出版社，1992.

［2］劉清榮.控制爆破.［M］.武漢：華中工學院出版社，1986.

［3］劉殿中.工程爆破實用手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1999.

［4］張 健，劉恒榮，高丹波.城市中心環形立交橋的爆破拆除［J］.爆破，2004（4）：63-64，76.

作者簡介：張 健（1955—），高級工程師，高級經濟師，主要從事各類建筑物的爆破拆除、路基工程及隧道掘進、礦山開采等工程設計與爆破危害的預防研究工作。